大体积混凝土真实温度场演化规律试验

旨在揭示大体积混凝土通水冷却温度场演化规律,为混凝土坝温控防裂优化设计提供依据,该文通过开展现场通水冷却试验,分析实时监测的混凝土真实温度和通水进出口温度变化数据,研究真实温度场分布特征、演化规律及其影响因素。研究结果显示:真实温度场由非均匀性分布向均匀性分布的演化过程,混凝土早期降温特性可以概括为热量积累、热量释放和热量转移这3个特征阶段。结合大坝温度开裂实例,从温度场演化分析了沿坝轴线开裂机制。研究结果对特高拱坝施工期混凝土温控防裂具有参考意义。     

锚碇大体积混凝土智能通水温控方法与系统

大型桥梁锚碇的锚块部分属于典型大体积混凝土结构,施工期面临开裂风险,开展适应性智能通水温控方法与系统研究对混凝土温控防裂及提高混凝土质量具有重要意义。该文提出了锚碇真实温度场及应力计算、温流耦合控制算法,以及基于“端-边-云”控制模型的智能温度控制策略;研发了适应锚碇的智能通水温控系统装备和平台,包括供水、换向、控制和热交换系统,以及基于微信移动、 Web客户端的多端软件平台,实现了混凝土通水温控的远程实时在线感知、真实分析、反馈控制和诊断预警。研究成果应用于龙门大桥西锚碇施工建设的全过程,节约了人力和用水,且未发现温度裂缝,成果可供同类工程温控防裂设计和施工参考。     

大体积混凝土红外测温影响因素研究与工程应用

开展大坝混凝土浇筑过程非接触红外热成像温度监测(红外测温)研究对于混凝土温度监测和施工过程中温控措施调控具有重要意义。该文基于红外热成像原理,建立了大坝混凝土表面红外辐射量、有效温度采集算法;通过开展不同环境温度、距离对红外测温精度的影响试验,修正了红外测温基本模型;并研发了复杂环境下特高拱坝混凝土出机口、入仓和浇筑等施工全过程红外测温系统。通过乌东德现场应用验证,实现了混凝土生产、运输、浇筑全过程的实时、在线、精准温度监测;为大坝工作性态分析提供了连续、真实的温度场等边界参数。研究成果可为其他同类工程温度在线监测提供参考与借鉴。     

福建某碾压混凝土重力坝温控仿真及温控标准研究

亚热带地区高温季节气温与热带相似,且昼夜温差大,对大坝混凝土温控防裂较为不利.本文以福建省某典型碾压混凝土重力坝工程为例,采用有限元法开展了大坝混凝土温控措施及温控标准研究.基于稳定温度场计算结果,依托规范并参考相似工程提出相应温控标准;通过不同方案对浇筑温度、冷却水温和水管间距等温控措施进行了敏感性分析,并据此给出了推荐温控方案.仿真结果表明不采取温控措施时各区最高温度均不能满足控制要求;最高温度对浇筑温度较为敏感,但只控制浇筑温度时,后期内部温度下降缓慢,可能在低温季节产生较大的内外温差而导致表面开裂;综合考虑浇筑温度及通水冷却,可有效降低最高温度及后期内外温差.研究成果可为亚热带地区的类似工程提供参考.     

五峰山长江大桥大体积锚碇混凝土的施工期应力数值仿真及控制

针对五峰山长江大桥大体积锚碇混凝土结构在施工期容易开裂的难题,运用考虑水化度和埋置式冷却水管模型的三维有限元计算程序,对该锚碇的大体积混凝土结构在施工过程中的温度场和应力场进行了仿真计算.计算结果表明,锚碇混凝土内部温度高于表层,但表层温度时空梯度较大,故拉应力大于内部.在采用多个工况对拉应力进行仿真控制时,发现由于结构尺寸巨大,仅依靠温控措施无法达到防裂要求,需综合采用材料、温控、结构等防裂措施才能将拉应力降至抗拉强度范围内,有关措施可为今后类似工程提供借鉴.     

基于混凝土热-力学模型的海河开启桥温度控制方案

根据天津海河开启桥施工过程中的昼夜温差大、一次性混凝土浇筑量大、承台大体积混凝土对背墙结构约束大而导致易开裂的突出问题,引入了考虑混凝土早期性能的热-力学模型、等效时间理论以及热传导原理,建立数学模型和有限元求解方法.在此基础上对不同施工方案进行了结构温度场和应力场的仿真计算.研究表明,采用预埋水管进行冷却的措施可以有效降低最高温度和最大应力.本研究为海河开启桥工程大体积混凝土结构温控防裂提出了具体措施和标准.现场施工表明,数值仿真与分析对现场开裂控制具有指导意义.     

快速浇筑条件下混凝土坝施工期温度与应力特性和防裂方法

针对混凝土坝工程建设投资大、周期长,同时混凝土容易开裂的特点,提出了混凝土坝厚浇筑层、短间歇期的快速浇筑新方法,并以陶岔混凝土坝为背景,从温度控制、防裂安全和施工工艺等角度研究了该方法的可行性和实现策略.基于水管冷却大体积混凝土温度和应力高精度仿真计算理论和方法,对快速浇筑条件下坝体的温度与应力特性和裂缝机理进行了深入分析与探讨,剖析应力安全的主要影响因素,在此基础上提出了合理可行的综合温控防裂方法.混凝土坝脱离基础约束区后将浇筑层厚度从3.0m增加至4.5m甚至6.0m,浇筑层间歇期缩短至7d以内,单纯地从温度控制、应力安全和施工工艺等角度分析,是基本可行的,但须采取更加严格的温控措施.研究表明,浇筑层厚越大,早期坝体内部最高温度越高,仓面及坝体表面温度梯度越大;间歇期缩短,坝体内部最高温度增加,但仓面温度梯度减小,坝体表面温度梯度增加,拉应力与温度梯度呈正相关关系.新方法能够在确保坝体应力安全的前提下显著加快混凝土坝建设速度,在混凝土筑坝技术领域应用前景广泛.     

堆石混凝土高拱坝施工期温度应力仿真分析

为研究堆石混凝土高拱坝施工期温度场和应力场的分布特点,并探究堆石混凝土在高拱坝上的适用性,本文运用数值仿真及顺序耦合法,综合考虑堆石混凝土弹模变化、堆石混凝土入仓温度、环境气候变化等因素,对不同温控措施的堆石混凝土高拱坝进行施工期全过程仿真计算。对比分析不同温控措施下高拱坝施工期的温度场和应力场,结果表明：不同温控工况下,坝体温度场和应力场的分布规律基本一致,施工期温度应力与混凝土入仓温度相关,运行期坝体应力随环境气温变化;应力线性化后最大拉应力分别为1.68 MPa、1.60 MPa、1.48 MPa。因此,堆石混凝土运用于高拱坝时,在分缝浇筑的情况下,仅需采取简单温控措施即可满足温度防裂要求。     

北盘江特大桥锚碇大体积混凝土温控技术

本文介绍了北盘江特大桥锚碇超大体积混凝土温控防裂技术。通过采用掺加粉煤灰和适量高效外加剂的双掺技术来设计混凝土配合比,并采取分层浇筑、预埋循环冷却水管冷却等温控防裂措施,解决了锚碇超大体积混凝土水化热大、容易开裂的问题,保证了工程质量和施工的顺利进行。     

大型水电站厂房施工期混凝土开裂机理和防裂方法研究

针对大型厂房混凝土除了受地基约束外还受到侧向约束的特点,对其开裂机理进行了分析,认为强约束是导致此类结构开裂的重要因素之一．运用水管冷却混凝土温度场和应力场的有限元计算方法,利用反演辨识获得的热学参数,对某工程机电厂房肘管段混凝土结构进行了仿真预测分析,通过对各种温控防裂方案的比较,认为采取表面保温和内部水管降温相结合的温控措施,同时配合低温混凝土或跳仓浇筑技术对预防类似工程开裂具有很好的参考价值．     

大体积混凝土结构温度效应及收缩应力精细有限元分析

为了研究大体积混混凝土结构的温度效应及温度收缩应力,结合武汉市某住宅楼工程筏板基础底板,运用有限元软件ANSYS对三维瞬态温度场及温度收缩应力进行数值模拟分析,分别模拟了武汉市冬夏季该筏板基础底板的瞬态温度场及温度收缩应力,以及不同厚度的混凝土筏板基础在混凝土浇筑过程中冬夏季混凝土开裂情况.结果表明:冬季混凝土浇筑第四天,混凝土筏板基础上表面混凝土主拉应力大于混凝土抗拉强度,导致混凝土开裂;夏季混凝土筏板基础由于混凝土表面最大主拉应力小于混凝土抗拉强度,混凝土不会开裂.     

平原地区泵闸工程温控防裂优化与反馈研究

针对平原地区泵闸混凝土施工期开裂问题,应用通水冷却等效算法,依托HTG泵站进行了温控措施优化与反馈研究.经温控方案比选说明分期通水冷却措施能有效控制最高温度及降温速率.底板防裂效果表明泵闸工程采用河水冷却,并利用回水调整水温控制降温速率,可取得良好温控防裂效果.对比底板温度场反馈计算值与实测值,说明反馈模型合理、实验数...     

缺口导流期碾压混凝土坝智能通水温控

碾压混凝土坝在施工汛期采用的坝体预留缺口与导流洞联合导流方式是一种具有经济性和高效率的施工组织形式，但在炎热气候下碾压混凝土坝预留缺口导流对大坝温度和应力影响较大，坝体导流缺口温控难度大、开裂风险高。该文依托东非装机容量最大的水电项目坦桑尼亚Julius Nyerere水电站，首先采用三维有限元法对不同通水冷却方案工况下的坝体温度场和应力场演化特性开展模拟研究，提出过水温控策略；其次提出智能通水温控方法，研发成套的联控系统，实现大坝混凝土温度演化控制；最后成功在过水前使大坝混凝土温度降低至目标温度，汛后检查中未发现温度裂缝。该研究成果对指导碾压混凝土坝安全度汛具有重要意义，可供同类工程参考。     

墩墙混凝土结构施工期温控防裂

针对施工期墩墙混凝土结构易开裂的问题,阐述了裂缝成因和开裂机理,提出了相应的防止措施.认为墩墙混凝土结构早期的内外温差,后期基础温差是这类裂缝产生的主要原因,而表面保温和内部水管降温的温控防裂措施是防止这类裂缝的有效措施.通过三维有限单元法对某大闸施工期混凝土在该温控防裂措施下温度场和应力场的仿真计算,结果显示该防裂措施效果良好,对类似工程具有一定的参考价值.     

温度应力、自收缩对高性能混凝土早期开裂的影响

根据高性混凝土的水化特性、物理力学特性及自收缩特性,分析了高性能混凝土早期开裂机理和影响早期开裂的主要因素.并结合工程实例,借助混凝土温度和应力有限元仿真计算方法分析研究了表面适度保温和水管冷却技术在高性能混凝土温控防裂中的应用效果.研究结果表明,表面适度保温与水管冷却相结合能有效降低混凝土的内外温差,减小混凝土早期表面拉应力与后期内部拉应力,防裂效果明显,对类似的工程具有借鉴作用.     

大体积混凝土施工期冷却水管埋设形式的优化

采用冷却水管通水冷却是大体积混凝土坝施工期主要温控措施,而冷却水管埋设布置形式对混凝土内部温度和应力的影响较为显著.利用有限元热流耦合精细算法,考虑了冷却水管中水流与混凝土之间的相互对流热交换机制,真实反映冷却水管附近温度梯度,对冷却水管在仓面上采用不同的布置方式时混凝土内部的温度和应力分布进行详细计算分析.结果表明:相比传统的水管埋设布置方式,采用冷却水管双循环的布置方式更能充分发挥水管冷却作用,且能有效改善混凝土内部的温度和应力分布,降低混凝土内部的温度梯度,对大体积混凝土温控防裂有较为积极的意义.     

零号箱梁水化热温度应变场分析

为研究混凝土箱梁零号块的水化热温度效应,找到合理的温控措施,基于某大跨度连续梁桥两处零号箱梁浇筑后的实测数据,运用有限元分析软件模拟箱梁浇筑后的水化热温度场,分析了外部温度对水化热温度场的影响,提出了用竖向筋波纹管充当冷却管的温控方案.试验研究表明:混凝土箱梁的温度实测值与计算值符合较好,说明有限元分析模型能有效模拟水化热温度场;水化热产生的顶底板温度梯度与外部温度有关,夏季施工比冬季施工时达到的顶底板温差更大;应变场与温度场呈负相关状态,且应变变化滞后于温度变化,应变先压后拉.因此,零号箱梁的浇筑宜在温度较低时进行,浇筑完成后,应当根据水化热温度效应的特点,对重要部位进行针对性养护,并采用适当温控方案,以降低混凝土内部最高温度及顶底板温度梯度.     

大体积混凝土早龄期表面防裂公式的原型验证

为了防止大体积混凝土早龄期表面裂缝的产生,根据混凝土浇筑块早龄期的有限元温度场计算与分析,选取距表面0.50m范围内的混凝土为研究对象,推导出表面防裂安全系数与龄期及表面温度梯度的关系模型,以实时定量监测混凝土早龄期表面的应力安全状态.在中国某大型泵站工程大体积混凝土的施工过程中进行了原型测试,根据实时测量的早龄期混凝土仓面和侧面的温度梯度,采用所推导模型计算表面安全系数,并实时监测裂缝的产生.结果表明,所推导模型较好地反映了表面安全系数与早龄期混凝土表面防裂状态的关系.     

异形大体积混凝土水化热研究及仿真分析

为了研究异形大体积混凝土在施工过程中的温度及应力变化规律,同时验证防止异形混凝土结构开裂的设计合理性。以龙游县景观云桥某异形大体积混凝土桥墩为工程背景,通过是否考虑冷却管对结构水化热的影响,利用大型有限元软件分别建立有限元模型进行仿真分析,研究结构内部温度沿厚度方向的时变规律,并对有无冷却管的结构温度场及应力场进行对比分析。结果表明:在浇筑过程中,结构中心部位温度先升后降,且伴随混凝土龄期的发展,混凝土内部高温区域逐渐缩小,且由起始浇筑中心位置逐渐沿厚度方向向下移动。结构早期应力由内外温差引起,且集中于外表面。异形桥墩内部温度场与常规形状桥墩分布变化规律基本相同,并且内部温度略低于后者。通过布置冷却管,能有效降低结构水化热,减小温度应力,有效控制表面温度裂缝的产生。     

箱梁大体积混凝土冬季施工水化热效应研究

针对连续箱梁0#、1#块大体积混凝土因浇筑时水化热温度应力导致的早期开裂现象,基于遵循能量守恒定律的热传导基本理论,利用有限元软件MidasFEA的水化热分析模块,分析了在墩顶3m厚横隔板内有冷却水管作用时,冬季大体积混凝土箱梁"二次浇筑"的早期水化热温度场和应力场.计算表明,水化热引起第一次浇筑混凝土横隔板的棱角处及接近上下层交界面附近的早期温度应力是不容忽视的.根据研究结论,提出了一些控制水化热温度效应的合理建议,可供同类工程参考.